JP2014099235A - Magnetic recording medium and hard amorphous carbon film for magnetic head containing ultra small amount of hydrogen - Google Patents

Magnetic recording medium and hard amorphous carbon film for magnetic head containing ultra small amount of hydrogen Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic recording medium and a hard amorphous carbon film for magnetic recording head containing an ultra small amount of hydrogen.SOLUTION: A magnetic recording medium of one embodiment includes: at least one ground layer formed on a nonmagnetic substrate; a magnetic recording layer formed on the ground layer; and an overcoat formed on the magnetic recording layer. The overcoat is an amorphous carbon layer in which a ratio of spbond with respect to spbond (sp/( sp+ sp)) is at least 0.5 in a film thickness direction of the overcoat. A hydrogen content of the overcoat at the center layer in the film thickness direction thereof is 0.1 atm.% to 0.6 atm.%. Further, a device and a method are also provided.

Description

本発明は、データストレージシステムに関し、特に、本発明は、超硬質非晶質炭素膜を有する磁気ストレージシステムの種々の構成要素、およびその形成方法に関する。   The present invention relates to a data storage system, and in particular, the present invention relates to various components of a magnetic storage system having an ultra-hard amorphous carbon film and a method for forming the same.

コンピュータの中核は、磁気ハードディスクドライブ(HDD)である。磁気ハードディスクドライブの典型は、回転磁気ディスク、読み書きヘッドを有するスライダ、回転ディスクの上方に位置するサスペンションアーム、サスペンションアームを軸中心に移動させることにより読み取り及び/又は書き込みヘッドを回転ディスク上の選択された円形トラックに配置するアクチュエータアームを含む。サスペンションアームは、ディスクが回転していないときには、ディスク表面にスライダが接触するように付勢(bias)されているが、ディスクが回転すると、スライダのエアベアリング面(ABS)の近傍で、回転ディスクによって空気が渦巻くことで、回転ディスク面からわずかな距離でエアベアリング上にスライダが載るようになる。スライダがエアベアリング上に載ると、読み書きヘッドは、回転ディスクに磁気痕跡(magnetic impressions)を書き込み、回転ディスクから磁気信号フィールドを読み取るために使用される。読み書きヘッドは、読み書き機能を実行するためのコンピュータプログラムにより動作する処理回路に接続される。   The core of the computer is a magnetic hard disk drive (HDD). A typical magnetic hard disk drive is a rotating magnetic disk, a slider having a read / write head, a suspension arm positioned above the rotating disk, and a read and / or write head selected on the rotating disk by moving the suspension arm about its axis. Including an actuator arm disposed on a circular track. The suspension arm is biased so that the slider comes into contact with the disk surface when the disk is not rotating. However, when the disk rotates, the suspension arm moves near the air bearing surface (ABS) of the slider. As a result of the air swirling, the slider is placed on the air bearing at a slight distance from the rotating disk surface. When the slider rests on the air bearing, the read / write head is used to write magnetic impressions on the rotating disk and read magnetic signal fields from the rotating disk. The read / write head is connected to a processing circuit operated by a computer program for executing a read / write function.

情報化時代における情報処理量は急速に増加している。特にHDDは、より多くの情報をその限定された領域および体積中に記憶することが望まれている。この要望に対する技術的方法の1つは、HDDの記録密度を増加させることで容量を増加させることである。より高い記録密度を実現するためには、記録ビットのさらなる小型化が有効であるが、通常このためには、更なる小型の構成要素の設計が必要となる。   The amount of information processing in the information age is increasing rapidly. In particular, HDDs are desired to store more information in its limited area and volume. One technical method for this demand is to increase the capacity by increasing the recording density of the HDD. In order to achieve a higher recording density, further downsizing of the recording bits is effective. Usually, however, this requires the design of further smaller components.

しかし種々の構成要素の更なる小型化には、それ自体一連の問題および障害がある。   However, further miniaturization of the various components itself has a series of problems and obstacles.

前述のように、磁気ディスクドライブでは、磁気ディスク(磁気記録媒体)上に情報を記録し又は再生するために磁気ヘッドが使用される。磁気スペーシング(spacing)がより狭くなると、磁気ヘッドおよび磁気ディスクとがより接近することができ、情報を微小領域に記録することができ、磁気ディスク上の微少な磁気信号を再生できる。ヘッドとディスクとの間隔(spacing)が狭い場合には、磁気ディスクおよび磁気ヘッドのオーバーコートの膜厚を減少させる必要がある。   As described above, in a magnetic disk drive, a magnetic head is used for recording or reproducing information on a magnetic disk (magnetic recording medium). When the magnetic spacing becomes narrower, the magnetic head and the magnetic disk can be brought closer to each other, information can be recorded in a minute area, and a minute magnetic signal on the magnetic disk can be reproduced. When the spacing between the head and the disk is narrow, it is necessary to reduce the film thickness of the magnetic disk and the overcoat of the magnetic head.

しかし、磁気ディスクの記録層の内部と、磁気ヘッドの記録および再生素子の内部に使用される金属の腐食を防止するには、オーバーコートは化学的に安定で、緻密で、均一である必要がある。さらに、磁気ヘッドが磁気ディスクに非常に接近する場合は、相対回転運動のために、十分高い耐摩耗性が存在する必要がある。さらに、一般的に、磁気ディスクおよび磁気ヘッドの従来のオーバーコートは薄くなると、被覆率の低下、有効硬度の低下、および耐摩耗性の低下のために、耐食性が低下する。したがって、耐食性および耐摩耗性を維持しながら、磁気ディスクおよび磁気ヘッドのオーバーコートをより薄くするためには、磁気ディスクおよび磁気ヘッドのオーバーコートの密度および硬度を改善する必要があり、より薄い膜厚によって生じる劣化をなくす必要がある。   However, the overcoat must be chemically stable, dense and uniform to prevent corrosion of the metal used in the recording layer of the magnetic disk and in the recording and reproducing elements of the magnetic head. is there. Furthermore, if the magnetic head is very close to the magnetic disk, a sufficiently high wear resistance must be present due to the relative rotational movement. Further, generally, as the conventional overcoat of magnetic disks and magnetic heads becomes thinner, the corrosion resistance decreases due to a decrease in coverage, a decrease in effective hardness, and a decrease in wear resistance. Therefore, in order to make the magnetic disk and magnetic head overcoat thinner while maintaining corrosion resistance and wear resistance, it is necessary to improve the density and hardness of the magnetic disk and magnetic head overcoat, and the thinner film It is necessary to eliminate the deterioration caused by the thickness.

記録密度を改善するためには、記録媒体の熱消磁の抑制と、書き込み特性の維持とが同時に満たされるべきである。高記録密度を実現するために、記録媒体のビット径もナノビット程度となるべきである。しかし、ビット径が減少すると、熱消磁の問題が生じる。   In order to improve the recording density, the suppression of thermal demagnetization of the recording medium and the maintenance of the writing characteristics should be satisfied at the same time. In order to achieve a high recording density, the bit diameter of the recording medium should also be on the order of nanobits. However, as the bit diameter decreases, the problem of thermal demagnetization arises.

記録媒体上に記録された情報は、時間の経過とともに熱磁化のゆらぎによって失われ、これによって熱消磁が生じる。熱消磁の問題を解決するためには、磁化の熱安定性は、高い磁気異方性を有する材料を使用することによって改善することができる。しかし、磁気異方性が高くなりすぎると、磁気ヘッド記録素子からの記録磁界による記録媒体の磁化を反転が不可能になり、その結果、もはやその磁気媒体には書き込めなくなる。   Information recorded on the recording medium is lost due to thermal magnetization fluctuations over time, which causes thermal demagnetization. In order to solve the problem of thermal demagnetization, the thermal stability of magnetization can be improved by using a material having high magnetic anisotropy. However, if the magnetic anisotropy becomes too high, it becomes impossible to reverse the magnetization of the recording medium by the recording magnetic field from the magnetic head recording element, and as a result, the magnetic medium can no longer be written.

特に、表面記録密度を改善するためには、熱消磁の抑制と、記録媒体への書き込み特性の維持の両方を同時に実現するための新規技術が不可欠である。この問題を解決するために提案されている方法の1つは、熱アシスト記録(TAR)である。この技術では、記録媒体を一時的および局所的に加熱することによって保磁力を低下させながら、磁気記録が行われる。この技術を使用することによって、高い磁気異方性を有する記録媒体でさえも書き込みが可能となる。結果として、熱消磁の抑制、および記録媒体への書き込み特性の維持が同時に満たされ、表面記録密度の大幅な増加を実現できる。したがって、磁気ディスクおよび磁気ヘッドのオーバーコートの耐熱性が必要となる。   In particular, in order to improve the surface recording density, a new technique for simultaneously realizing both the suppression of thermal demagnetization and the maintenance of the writing property to the recording medium is indispensable. One method that has been proposed to solve this problem is thermally assisted recording (TAR). In this technique, magnetic recording is performed while reducing the coercive force by temporarily and locally heating the recording medium. By using this technique, even a recording medium having high magnetic anisotropy can be written. As a result, the suppression of thermal demagnetization and the maintenance of the writing property to the recording medium are satisfied at the same time, and a large increase in surface recording density can be realized. Accordingly, the heat resistance of the overcoat of the magnetic disk and the magnetic head is required.

特に、ヘッド−ディスクインタフェース(HDI:head-disk interface)の耐熱性を改善するための技術の開発が、実用的なTAR法を作り出すのに重要である。従来のHDIは、磁気ヘッドオーバーコート、磁気ディスクオーバーコート、および潤滑膜で構成され、そのそれぞれが、ヘッドおよびディスクの腐食および摩耗を防止し、磁気ディスクドライブの高い信頼性を維持する役割を果たす。しかし、HDIの構造要素は、主成分として炭素を有し、金属またはセラミックと比較して熱の影響を受けやすいと考えられている。したがって、TARの高温環境では、HDI構造要素は、通常、熱により変形及び/又は劣化する。結果として、劣化および変形が、磁気記録システムの信頼性において問題となる。   In particular, the development of a technique for improving the heat resistance of a head-disk interface (HDI) is important for creating a practical TAR method. The conventional HDI is composed of a magnetic head overcoat, a magnetic disk overcoat, and a lubricating film, each of which plays a role in preventing head and disk corrosion and wear and maintaining high reliability of the magnetic disk drive. . However, the structural element of HDI has carbon as a main component, and is considered to be more susceptible to heat than metal or ceramic. Thus, in a TAR high temperature environment, HDI structural elements are typically deformed and / or degraded by heat. As a result, degradation and deformation become a problem in the reliability of the magnetic recording system.

従来のダイヤモンド状炭素(DLC)膜は、HDI構造要素のディスクオーバーコートとして使用されている。しかし、TARへの適用が考えられる高温環境では、ヘッドとディスクとの間の距離が狭くなるのに伴い、機械抵抗性および耐薬品性が求められ、同時に、望ましい結果のために、熱的な安定性も必要となる。したがって、望ましいDLC膜の性質は、高い膜密度を有する、すなわち向上したsp結合(たとえばダイヤモンド型構造)を有するオーバーコートである。 Conventional diamond-like carbon (DLC) films are used as disk overcoats for HDI structural elements. However, in a high temperature environment where application to TAR is considered, as the distance between the head and the disk becomes narrower, mechanical resistance and chemical resistance are required, and at the same time, for desirable results, Stability is also required. Thus, a desirable DLC film property is an overcoat having a high film density, ie, improved sp 3 bonds (eg, a diamond-type structure).

しかし、従来のスパッタリング法によって製造されたDLC膜は、黒鉛に近い構造を有するため、sp結合が少ない。さらに、化学蒸着(CVD)によって形成されたDLC膜は、原材料として炭化水素ガスが使用されるため膜中に水素を含むが、この方法では、高いsp結合比を実現することが困難である。 However, since the DLC film manufactured by the conventional sputtering method has a structure close to that of graphite, there are few sp 3 bonds. Furthermore, since the DLC film formed by chemical vapor deposition (CVD) contains hydrogen in the film because a hydrocarbon gas is used as a raw material, it is difficult to achieve a high sp 3 bond ratio by this method. .

前述したように、磁気ディスクドライブのより高い記録密度の実現のため、磁気ディスクおよび磁気ヘッドのオーバーコートには、より薄い形状とより高い耐熱性が要求される。磁気ディスクドライブとしてより高い信頼性を確保するには、より高い密度、硬度、およびより高い耐熱性が望まれる。   As described above, in order to achieve a higher recording density of the magnetic disk drive, a thinner shape and higher heat resistance are required for the overcoat of the magnetic disk and the magnetic head. In order to ensure higher reliability as a magnetic disk drive, higher density, hardness, and higher heat resistance are desired.

したがって、より薄い膜を製造するためには、耐食性および耐摩耗性を改善して記録密度の高いシステムを開発することが有益である。さらに、TAR実装上の実用性を改善するためには、耐熱性の改善が有益となりうる。   Therefore, in order to produce thinner films, it is beneficial to develop a system with high recording density by improving corrosion resistance and wear resistance. Furthermore, in order to improve the practicality on TAR mounting, improvement in heat resistance can be beneficial.

一実施形態による磁気記録媒体は、非磁性基板上の少なくとも1つのグランド層と;グランド層上の磁気記録層と;磁気記録層上のオーバーコートとを含み、当該オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、当該オーバーコートの膜厚方向における、オーバーコートの中心層中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%であることを特徴とする。 A magnetic recording medium according to one embodiment includes at least one ground layer on a nonmagnetic substrate; a magnetic recording layer on the ground layer; and an overcoat on the magnetic recording layer, the overcoat against sp 2 bonds. An amorphous carbon film having a sp 3 bond ratio (sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) of at least 0.5, and a hydrogen content in a central layer of the overcoat in the film thickness direction of the overcoat Is 0.1 atomic% to 0.6 atomic%.

別の一実施形態による磁気ヘッドは、再生素子と;再生素子が媒体に面する側の上部のオーバーコートとを含み、当該オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、当該オーバーコートの膜厚方向における、オーバーコートの中心層の非晶質炭素膜中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%であることを特徴とする。 A magnetic head according to another embodiment includes a read element; and an overcoat on the side where the read element faces the medium, the overcoat having a ratio of sp 3 bonds to sp 2 bonds (sp 3 / ( sp 2 + sp 3 )) is at least 0.5, and the hydrogen content in the amorphous carbon film of the central layer of the overcoat in the film thickness direction of the overcoat is 0.1. It is characterized by being atomic% to 0.6 atomic%.

これらの実施形態はいずれも、磁気ヘッドと、磁気ヘッドの上方で磁気媒体(たとえば、ハードディスク)を通過させるための駆動機構と、磁気ヘッドに電気的に結合したコントローラとを含むことができるディスクドライブシステムなどの磁気データストレージシステム内で実現することができる。   Any of these embodiments includes a magnetic head, a drive mechanism for passing a magnetic medium (eg, a hard disk) over the magnetic head, and a controller electrically coupled to the magnetic head. It can be realized in a magnetic data storage system such as a system.

さらに別の一実施形態による方法は、磁気媒体の磁気層と再生素子が媒体に面する側との少なくとも1つの上部にオーバーコートを形成するステップを含み、当該オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、当該オーバーコートの膜厚方向における、オーバーコートの中心層の非晶質炭素膜中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%であることを特徴とし、当該オーバーコートの水素含有量は、オーバーコートの堆積中の膜堆積室中への水素ガス流を調節し、前記膜堆積室中の水素ガス圧を調節することによって、前記範囲内に調節される。 According to yet another embodiment, a method includes forming an overcoat on at least one top of a magnetic layer of a magnetic medium and a side of the read element facing the medium, the overcoat comprising sp for sp 2 bonds. An amorphous carbon film having a ratio of three bonds (sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) of at least 0.5, and an amorphous carbon film of a central layer of the overcoat in the film thickness direction of the overcoat The hydrogen content in the overcoat is characterized in that the hydrogen content in the overcoat regulates the hydrogen gas flow into the film deposition chamber during the overcoat deposition Then, the hydrogen gas pressure in the film deposition chamber is adjusted to be within the above range.

本発明のその他の態様および利点は、図面と併用した場合に本発明の原理の例を説明する以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。   Other aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, which, when taken in conjunction with the drawings, illustrates examples of the principles of the invention.

本発明の性質および利点、ならびに好ましい使用形態をより十分に理解するため、添付の図面とともに読まれる以下の詳細な説明を参照されたい。   For a fuller understanding of the nature and advantages of the present invention, as well as the preferred mode of use, reference should be made to the following detailed description read in conjunction with the accompanying drawings.

磁気記録ディスクドライブシステムの簡略図である。1 is a simplified diagram of a magnetic recording disk drive system. 長手方向記録方式を利用する記録媒体の断面の概略図である。It is the schematic of the cross section of the recording medium using a longitudinal direction recording system. 図2Aのような長手方向記録のための従来の磁気記録ヘッドおよび記録媒体の組み合わせの概略図である。2B is a schematic diagram of a combination of a conventional magnetic recording head and recording medium for longitudinal recording as in FIG. 2A. FIG. 垂直記録方式を利用する磁気記録媒体である。This is a magnetic recording medium using a perpendicular recording system. 片側垂直記録のための記録ヘッドおよび記録媒体の組み合わせの概略図である。It is the schematic of the combination of the recording head and recording medium for one side perpendicular | vertical recording. 磁気記録媒体の両側に別々に記録するために適合させた記録装置の概略図である。1 is a schematic view of a recording apparatus adapted to separately record on both sides of a magnetic recording medium. ヘリカルコイルを有する垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。2 is a cross-sectional view of one particular embodiment of a perpendicular magnetic head having a helical coil. FIG. ヘリカルコイルを有するピギーバック磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of one particular embodiment of a piggyback magnetic head having a helical coil. ループコイルを有する垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。2 is a cross-sectional view of one particular embodiment of a perpendicular magnetic head having a loop coil. FIG. ループコイルを有するピギーバック磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。2 is a cross-sectional view of one particular embodiment of a piggyback magnetic head having a loop coil. FIG. 一実施形態における磁気記録媒体の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the magnetic recording medium in one embodiment. 一実施形態における方法のプロセスフローチャートである。2 is a process flowchart of a method in one embodiment. 一実施形態における膜中の水素含有量に対する膜密度の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the film | membrane density with respect to the hydrogen content in the film | membrane in one Embodiment. 一実施形態における膜中の水素含有量に対する膜硬度の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the film | membrane hardness with respect to the hydrogen content in the film | membrane in one Embodiment. 一実施形態における加熱時間に対する炭素膜の残留膜厚の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the residual film thickness of the carbon film with respect to the heating time in one Embodiment. 一実施形態における超硬質非晶質炭素膜の水素含有量の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the hydrogen content of the super-hard amorphous carbon film in one embodiment. 図11Aは、一実施形態における数種類の超硬質非晶質膜の水素含有量の測定結果を示すグラフである。図11Bは、一実施形態における超硬質非晶質炭素膜の水素含有量の測定結果を示す、図11Aのグラフの詳細図である。FIG. 11A is a graph showing the measurement results of the hydrogen content of several types of ultra-hard amorphous films in one embodiment. FIG. 11B is a detailed view of the graph of FIG. 11A showing the measurement results of the hydrogen content of the ultra-hard amorphous carbon film in one embodiment. 一実施形態におけるアーク放電を使用する気相成長装置の概略図である。It is the schematic of the vapor phase growth apparatus which uses the arc discharge in one Embodiment.

以下の説明は、本発明の一般的原理を説明する目的で提供しており、本明細書において請求される本発明の概念の限定を意味するものではない。さらに、本明細書に記載の特定の特徴は、種々の可能な組み合わせおよび並び替えのそれぞれにおいて、別に記載される特徴との組み合わせで使用することができる。   The following description is provided for the purpose of illustrating the general principles of the invention and is not meant to limit the inventive concepts claimed herein. Furthermore, certain features described herein can be used in combination with features described separately in each of the various possible combinations and permutations.

本明細書において特に他に定義されない限り、すべての用語は、本明細書で示される意味、および当業者によって理解される意味、及び/又は辞書、論文などにおいて定義される意味を含めたそれらの可能性のある最も広い解釈が与えられる。   Unless otherwise defined herein, all terms have their meanings as defined herein and their meanings as understood by one of ordinary skill in the art and / or meanings defined in dictionaries, articles, etc. The widest possible interpretation is given.

本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形の「a」、「an」、および「the」は、特に明記しない限り複数形を含んでいることにも留意する必要がある。   It should also be noted that as used herein and in the appended claims, the singular forms “a”, “an”, and “the” include the plural unless specifically stated otherwise. is there.

以下の説明では、ディスク系ストレージシステム、及び/又は関連するシステムおよび方法、ならびにそれらの操作及び/又は構成部品のいくつかの好ましい実施形態を開示する。   In the following description, several preferred embodiments of disk-based storage systems, and / or related systems and methods, and their operation and / or components are disclosed.

一般的な一実施形態においては、磁気記録媒体は、非磁性基板上の少なくとも1つのグランド層と;グランド層上の磁気記録層と;磁気記録層上のオーバーコートとを含み、当該オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、かつ、当該オーバーコートの膜厚方向における、オーバーコートの中心層中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%であることを特徴とする。 In one general embodiment, a magnetic recording medium includes at least one ground layer on a nonmagnetic substrate; a magnetic recording layer on the ground layer; and an overcoat on the magnetic recording layer, the overcoat comprising , The ratio of sp 3 bond to sp 2 bond (sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) is at least 0.5, and the overcoat in the film thickness direction of the overcoat The hydrogen content in the central layer is 0.1 atomic% to 0.6 atomic%.

一般的な別の一実施形態においては、磁気ヘッドは、再生素子と;再生素子が媒体に面する側の上部のオーバーコートとを含み、当該オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、当該オーバーコートの膜厚方向における、オーバーコートの中心層の非晶質炭素膜中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%であることを特徴とする。 In another general embodiment, the magnetic head includes a read element; and an upper overcoat on the side where the read element faces the medium, the overcoat having a ratio of sp 3 bonds to sp 2 bonds. (Sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) is an amorphous carbon film having at least 0.5, and hydrogen content in the amorphous carbon film of the central layer of the overcoat in the film thickness direction of the overcoat The amount is 0.1 atomic% to 0.6 atomic%.

これらの実施形態はいずれも、磁気ヘッドと、磁気ヘッドの上方で磁気媒体(たとえば、ハードディスク)を通過させるための駆動機構と、磁気ヘッドに電気的に結合したコントローラとを含むことができるディスクドライブシステムなどの磁気データストレージシステム内で実現することができる。   Any of these embodiments includes a magnetic head, a drive mechanism for passing a magnetic medium (eg, a hard disk) over the magnetic head, and a controller electrically coupled to the magnetic head. It can be realized in a magnetic data storage system such as a system.

一般的な一実施形態においては、方法は、磁気媒体の磁気層と、再生素子が媒体に面する側との少なくとも1つの上部にオーバーコートを形成するステップを含み、オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、当該オーバーコートの膜厚方向における、オーバーコートの中心層の非晶質炭素膜中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%であることを特徴とし、当該オーバーコートの水素含有量は、オーバーコートの堆積中の膜堆積室中への水素ガス流を調節し、前記膜堆積室中の水素ガス圧を調節することによって、前記範囲内に調節される。 In one general embodiment, the method includes forming an overcoat on at least one of a magnetic layer of a magnetic medium and a side of the read element facing the medium, the overcoat comprising sp 2 bonds. Is an amorphous carbon film having a ratio of sp 3 bonds to (sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) of at least 0.5, and the amorphous overcoat center layer in the overcoat film thickness direction. The hydrogen content in the carbon film is from 0.1 atomic% to 0.6 atomic%, and the hydrogen content of the overcoat is determined by the flow of hydrogen gas into the film deposition chamber during the overcoat deposition. By adjusting the hydrogen gas pressure in the film deposition chamber.

これより図1を参照すると、本発明の一実施形態によるディスクドライブ100が示されている。図1に示されるように、少なくとも1つの回転可能な磁気ディスク112は、スピンドル114上に支持され、ディスク駆動モーター118を含むことができる駆動機構によって回転する。各ディスク上の磁気記録は、通常、ディスク112上の同心円状のデータトラックの環状パターン(図示せず)の形態である。   Referring now to FIG. 1, a disk drive 100 according to one embodiment of the present invention is shown. As shown in FIG. 1, at least one rotatable magnetic disk 112 is supported on a spindle 114 and rotated by a drive mechanism that can include a disk drive motor 118. The magnetic recording on each disk is typically in the form of an annular pattern (not shown) of concentric data tracks on the disk 112.

少なくとも1つのスライダ113がディスク112の近くに配置され、各スライダ113は1つ以上の磁気読み取り/書き込みヘッド121を支持している。ディスクが回転すると、スライダ113は、ディスク表面122の上方を半径方向に内側および外側に移動し、それによってヘッド121は、所望のデータが記録される及び/又は所望のデータを書き込むディスクの異なるトラックにアクセスすることができる。各スライダ113は、サスペンション115によってアクチュエータアーム119に取り付けられる。サスペンション115は、スライダ113をディスク表面122に対して偏らせるわずかなスプリング力を付与する。各アクチュエータアーム119は、アクチュエータ127に取り付けられる。図1に示されるアクチュエータ127は、ボイスコイルモーター(VCM)であってよい。VCMは、固定磁界内で動くことができるコイルを含み、コイルの動く方向および速度は、コントローラ129によって供給されるモーター電流信号によって制御される。   At least one slider 113 is disposed near the disk 112, and each slider 113 supports one or more magnetic read / write heads 121. As the disk rotates, the slider 113 moves radially inward and outward over the disk surface 122 so that the head 121 records different tracks of the disk on which the desired data is recorded and / or written. Can be accessed. Each slider 113 is attached to the actuator arm 119 by a suspension 115. The suspension 115 applies a slight spring force that biases the slider 113 with respect to the disk surface 122. Each actuator arm 119 is attached to an actuator 127. The actuator 127 shown in FIG. 1 may be a voice coil motor (VCM). The VCM includes a coil that can move in a fixed magnetic field, and the direction and speed of movement of the coil is controlled by a motor current signal supplied by the controller 129.

ディスクストレージシステムの動作中、ディスク112の回転によって、スライダ113とディスク表面122との間にエアベアリングが生じ、それによってスライダに対して上向きの力すなわち揚力が作用する。このため、通常動作中に、エアベアリングは、サスペンション115のわずかなスプリング力と釣り合い、狭く実質的に一定の間隔でディスク表面から離れたわずかに上方でスライダ113を支持する。ある実施形態においては、スライダ113はディスク表面122に沿ってスライドすることができることに留意されたい。   During operation of the disk storage system, rotation of the disk 112 creates an air bearing between the slider 113 and the disk surface 122, thereby exerting an upward force or lift on the slider. Thus, during normal operation, the air bearing balances the slight spring force of the suspension 115 and supports the slider 113 slightly above and away from the disk surface at a narrow, substantially constant interval. Note that in certain embodiments, the slider 113 can slide along the disk surface 122.

ディスクストレージシステムの種々の構成要素は、アクセス制御信号および内部クロック信号などのコントローラ129が発生する制御信号によって動作が制御される。通常、制御ユニット129は、論理制御回路、ストレージ(たとえば、メモリ)、およびマイクロプロセッサを含む。制御ユニット129は、ライン123に対する駆動モーター制御信号、ならびにライン128に対するヘッド位置およびシーク制御信号などの種々のシステム操作を制御する制御信号を発生する。ライン128に対する制御信号は、スライダ113をディスク112の所望のデータトラック上に最適に移動させ配置するための所望の電流プロファイルを提供する。読み取りおよび書き込みの信号は、記録チャネル125によって、読み取り/書き込みヘッド121と伝達される。   The various components of the disk storage system are controlled in operation by control signals generated by the controller 129, such as access control signals and internal clock signals. The control unit 129 typically includes logic control circuitry, storage (eg, memory), and a microprocessor. The control unit 129 generates control signals that control various system operations such as drive motor control signals for line 123 and head position and seek control signals for line 128. The control signal for line 128 provides the desired current profile for optimally moving and placing the slider 113 on the desired data track of the disk 112. Read and write signals are communicated to read / write head 121 by way of recording channel 125.

典型的な磁気ディスクストレージシステムの前述の説明、および付随する図1の説明は、表現のみを目的としている。ディスクストレージシステムが、多数のディスクおよびアクチュエータを有することができ、各アクチュエータが多数のスライダを支持できることは明らかであろう。   The foregoing description of a typical magnetic disk storage system and the accompanying description of FIG. 1 are for representation purposes only. It will be apparent that a disk storage system can have multiple disks and actuators, and each actuator can support multiple sliders.

データを送受信するためと、ディスクドライブの動作を制御し、ディスクドライブの状態をホストに伝達するために、ディスクドライブとホスト(内部または外部)との間の伝達のためのインターフェイスを提供することもでき、これらすべては当業者には理解されるであろう。   It also provides an interface for communication between the disk drive and the host (internal or external) to send and receive data and to control the operation of the disk drive and communicate the status of the disk drive to the host All of which will be understood by those skilled in the art.

典型的なヘッドでは、誘導書き込みヘッドは、1つ以上の絶縁層(絶縁スタック)中に埋め込まれたコイル層を含み、絶縁スタックは、第1の磁極片層と第2の磁極片層との間に配置される。書き込みヘッドのエアベアリング面(ABS)におけるギャップ層によって、第1の磁極片層と第2の磁極片層との間にギャップが形成される。磁極片層は、バックギャップにおいて接続することができる。電流がコイル層に流されると、磁極片中に磁界が発生する。回転磁気ディスク上の円形トラック中などの移動媒体上のトラック中に小さな磁界情報を書き込むために、磁界がABSのギャップを取り囲む。   In a typical head, an inductive write head includes a coil layer embedded in one or more insulating layers (insulating stack), the insulating stack comprising a first pole piece layer and a second pole piece layer. Arranged between. A gap layer is formed between the first pole piece layer and the second pole piece layer by the gap layer on the air bearing surface (ABS) of the write head. The pole piece layers can be connected in the back gap. When current is passed through the coil layer, a magnetic field is generated in the pole piece. In order to write small magnetic field information in a track on a moving medium, such as in a circular track on a rotating magnetic disk, the magnetic field surrounds the ABS gap.

第2の磁極片層は、ABSからフレアポイントまで延在する磁極端部分と、フレアポイントからバックギャップまで延在するヨーク部とを有する。フレアポイントは、第2の磁極片が広がり(フレア)始めて、ヨークを形成する場所である。フレアポイントの位置は、記録媒体上に情報を書き込むために発生させる磁界の大きさに直接影響する。   The second pole piece layer has a pole tip portion extending from the ABS to the flare point, and a yoke portion extending from the flare point to the back gap. The flare point is where the second pole piece begins to spread (flare) to form the yoke. The position of the flare point directly affects the magnitude of the magnetic field generated to write information on the recording medium.

図2Aは、図1に示されるような磁気ディスク記録システムとともに使用されるものなどの従来の記録媒体を概略的に示している。この媒体は、媒体自体の面に、媒体自体の面に対して平行に磁気インパルスを記録するために使用される。この場合は記録ディスクである記録媒体は、基本的に、ガラスなどの好適な非磁性材料の支持基板200を含み、好適な従来の磁気層で形成された上層コーティング202を有する。   FIG. 2A schematically shows a conventional recording medium such as that used with a magnetic disk recording system as shown in FIG. This medium is used to record magnetic impulses on the surface of the medium itself, parallel to the surface of the medium itself. The recording medium, in this case a recording disk, basically comprises a support substrate 200 of a suitable non-magnetic material such as glass and has an upper layer coating 202 formed of a suitable conventional magnetic layer.

図2Bは、好ましくは薄膜ヘッドであってよい従来の記録/再生ヘッド204と、図2Aのような従来の記録媒体との間の動作関係を示している。   FIG. 2B shows the operational relationship between a conventional recording / reproducing head 204, which may preferably be a thin film head, and a conventional recording medium as in FIG. 2A.

図2Cは、図1に示されるような磁気ディスク記録システムとともに使用される記録媒体の表面に対して実質的に垂直な磁気インパルスの方向を概略的に示している。このような垂直記録では、媒体は、通常は、高透磁率を有する材料で形成された下層212を含む。次に、この下層212には、好ましくは下層212よりも高い保磁力を有する磁性材料で形成された上層コーティング214が設けられる。   FIG. 2C schematically shows the direction of the magnetic impulse substantially perpendicular to the surface of the recording medium used with the magnetic disk recording system as shown in FIG. In such perpendicular recording, the medium typically includes a lower layer 212 formed of a material having high magnetic permeability. This lower layer 212 is then provided with an upper coating 214 preferably made of a magnetic material having a higher coercivity than the lower layer 212.

図2Dは、垂直ヘッド218と記録媒体との間の動作関係を示している。図2Dに示される記録媒体は、前出の図2Cに関して説明した高透磁率の下層212と、磁性材料の上層コーティング214との両方を含んでいる。しかし、これらの層212および214の両方が、好適な基板216に取り付けられて示されている。通常、層212および214の間に「交換遮断」(exchange−break)層または「中間層」と呼ばれる追加層(図示せず)も存在する。   FIG. 2D shows an operational relationship between the vertical head 218 and the recording medium. The recording medium shown in FIG. 2D includes both the high permeability lower layer 212 described with respect to FIG. 2C above and the upper coating 214 of magnetic material. However, both of these layers 212 and 214 are shown attached to a suitable substrate 216. There is also an additional layer (not shown), typically referred to as an “exchange-break” layer or “intermediate layer” between layers 212 and 214.

この構造において、垂直ヘッド218の磁極間に延在する磁束線は、高透磁率の下層212を有する記録媒体の上層コーティング214の内外をループすることで、媒体表面に対してほぼ垂直の方向で磁束線が上層コーティング214を通過して、媒体表面に対して実質的に垂直の磁化軸を有する磁化インパルスの形態で、好ましくは下層212よりも高い保持力を有する磁性材料の上層コーティング214に情報が記録される。磁束は、軟質下層コーティング212によって、ヘッド218の戻り層(P1)に戻される。   In this structure, the magnetic flux lines extending between the magnetic poles of the vertical head 218 loop in and out of the upper layer coating 214 of the recording medium having the lower magnetic permeability lower layer 212, so that the direction is substantially perpendicular to the medium surface. Information is transmitted to the upper coating 214 of magnetic material, which has a higher coercivity than the lower layer 212, in the form of a magnetized impulse with a magnetic flux line passing through the upper coating 214 and having a magnetization axis substantially perpendicular to the media surface. Is recorded. The magnetic flux is returned to the return layer (P 1) of the head 218 by the soft underlayer coating 212.

図2Eは、類似の構造を示しており、基板216が、互いに反対側の2つの面のそれぞれの上に層212および214を有し、媒体の各面上の磁気コーティング214の外面に隣接して好適な記録ヘッド218が配置され、これにより媒体のそれぞれの面上で記録することができる。   FIG. 2E shows a similar structure, where the substrate 216 has layers 212 and 214 on each of the two opposite sides, adjacent to the outer surface of the magnetic coating 214 on each side of the media. A suitable recording head 218 is arranged so that recording can be performed on each side of the medium.

図3Aは、垂直磁気ヘッドの断面図である。図3A中、ヘリカルコイル310および312は、ステッチ磁極308中に磁束を形成するために使用され、次にその磁束が主磁極306に送られる。コイル310はページから外の方向に延在するコイルを示し、一方、コイル312はページの中の方向に延在するコイルを示している。ステッチ磁極308は、ABS318から窪んでいてもよい。絶縁体316は、コイルを取り囲み、一部の要素を支持することができる。構造の右方向への矢印で示される媒体の移動方向では、媒体は、最初に戻り磁極314を通過し、次にステッチ磁極308、主磁極306、ラップアラウンドシールド(図示せず)に接続することができるトレーリングシールド304、そして最後に上部戻り磁極302を通過して移動する。これらの構成要素のそれぞれは、ABS318に接触する部分を有する。ABS318は、構造の右側の全域にわたって示されている。   FIG. 3A is a cross-sectional view of a perpendicular magnetic head. In FIG. 3A, helical coils 310 and 312 are used to form a magnetic flux in the stitch pole 308, which is then sent to the main pole 306. Coil 310 shows a coil extending outward from the page, while coil 312 shows a coil extending in the page. The stitch pole 308 may be recessed from the ABS 318. An insulator 316 can surround the coil and support some elements. In the direction of media movement indicated by the arrow to the right of the structure, the media must first pass through the return pole 314 and then connect to the stitch pole 308, main pole 306, and wrap around shield (not shown). Can move through the trailing shield 304 and finally through the upper return pole 302. Each of these components has a portion that contacts ABS 318. ABS 318 is shown across the right side of the structure.

垂直書き込みは、磁束を、ステッチ磁極308から主磁極306中まで通し、次にABS318に向かって配置されたディスク表面まで送ることによって実現される。   Perpendicular writing is accomplished by passing the magnetic flux from the stitch pole 308 through the main pole 306 and then to the disk surface positioned towards the ABS 318.

図3Bは、図3Aのヘッドと類似の特徴を有するピギーバック磁気ヘッドを示している。2つのシールド304、314は、ステッチ磁極308および主磁極306の側面に位置する。センサーシールド322、324も示されている。センサー326は、通常、センサーシールド322、324の間に配置される。センサー326は、その上に配置されたオーバーコート508(以下により詳細に説明する)を有することもできる。オーバーコート508は、ヘッドの他の部分のうち媒体に面する側の上部に配置することができる。   FIG. 3B shows a piggyback magnetic head having features similar to the head of FIG. 3A. Two shields 304, 314 are located on the sides of the stitch pole 308 and the main pole 306. Sensor shields 322, 324 are also shown. The sensor 326 is typically disposed between the sensor shields 322, 324. Sensor 326 can also have an overcoat 508 (described in more detail below) disposed thereon. The overcoat 508 can be disposed on the upper side of the other part of the head facing the medium.

図4Aは、ステッチ磁極408に磁束を供給するための、パンケーキ構造と呼ばれることもあるループコイル410を使用する一実施形態の概略図である。次に、ステッチ磁極がこの磁束を主磁極406に供給する。この方向では、下部戻り磁極は場合により使用される。絶縁体416は、コイル410を取り囲み、ステッチ磁極408および主磁極406を支持することができる。ステッチ磁極は、ABS418から窪んでいてもよい。構造の右方向への矢印で示される媒体の移動方向では、媒体は、ステッチ磁極408、主磁極406、ラップアラウンドシールド(図示せず)に接続することができるトレーリングシールド404、そして最後に上部戻り磁極402を通過して移動する(これらのすべては、ABS418に接触する部分を有する場合も有さない場合もある)。ABS418は、構造の右側の全域にわたって示されている。ある実施形態においては、トレーリングシールド404が主磁極406に接触する場合がある。   FIG. 4A is a schematic diagram of one embodiment using a loop coil 410, sometimes referred to as a pancake structure, for supplying magnetic flux to the stitch pole 408. Next, the stitch magnetic pole supplies this magnetic flux to the main magnetic pole 406. In this direction, the lower return pole is optionally used. An insulator 416 can surround the coil 410 and support the stitch pole 408 and the main pole 406. The stitch pole may be recessed from the ABS 418. In the direction of media movement, indicated by the arrow to the right of the structure, the media is stitched magnetic pole 408, main magnetic pole 406, trailing shield 404 that can be connected to a wraparound shield (not shown), and finally the top It moves past the return pole 402 (all of which may or may not have a portion that contacts the ABS 418). ABS 418 is shown across the right side of the structure. In some embodiments, the trailing shield 404 may contact the main pole 406.

図4Bは、巻き付いてパンケーキ型コイルを形成するループコイル410を含む図4Aのヘッドと類似の構造を有する別の種類のピギーバック磁気ヘッドを示している。センサーシールド422、424も示されている。センサー426は、通常、センサーシールド422、424の間に配置される。センサー426は、その上に配置されたオーバーコート508(以下により詳細に説明する)を有することもできる。オーバーコート508は、ヘッドの他の部分のうち媒体に面する側の上部に配置することができる。   FIG. 4B shows another type of piggyback magnetic head having a structure similar to the head of FIG. 4A that includes a loop coil 410 that wraps to form a pancake-type coil. Sensor shields 422, 424 are also shown. The sensor 426 is typically disposed between the sensor shields 422, 424. The sensor 426 can also have an overcoat 508 (described in more detail below) disposed thereon. The overcoat 508 can be disposed on the upper side of the other part of the head facing the medium.

図3Bおよび4Bにおいて、磁気ヘッドのうち非ABS側の付近に、任意選択のヒーターが示されている。ヒーター(図中のヒーター)は、図3Aおよび4Aに示される磁気ヘッド中にも含まれてよい。このヒーターの位置は、突出部が望ましい位置、周囲の層の熱膨張係数などの設計パラメータに基づいて変化させることができる。   3B and 4B, an optional heater is shown near the non-ABS side of the magnetic head. A heater (heater in the figure) may also be included in the magnetic head shown in FIGS. 3A and 4A. The position of the heater can be changed based on design parameters such as the position where the protrusion is desired and the thermal expansion coefficient of the surrounding layers.

本明細書において説明及び/又は示唆される種々の実施形態は、本明細書において超硬質非晶質炭素オーバーコートとも呼ばれる非晶質炭素オーバーコートの膜密度、膜の高さ、および耐熱性を改善するための構造及び/又は方法を提供することができる。さらに、本明細書において説明及び/又は示唆される実施形態は、好ましくは、磁気ディスクおよび磁気ヘッドのオーバーコートの膜厚を減少させることができる。さらに、本明細書において開示される保護層の実施形態は、熱アシスト磁気記録システムでさえも高い熱安定性が得られ、それによって、より高い信頼性のために、より高い記録密度が可能となる。   Various embodiments described and / or suggested herein provide film density, film height, and heat resistance of an amorphous carbon overcoat, also referred to herein as an ultra-hard amorphous carbon overcoat. Structures and / or methods for improvement can be provided. Furthermore, the embodiments described and / or suggested herein can preferably reduce the thickness of the overcoat of the magnetic disk and magnetic head. Further, the protective layer embodiments disclosed herein provide high thermal stability even with thermally assisted magnetic recording systems, thereby enabling higher recording densities for higher reliability. Become.

種々の実施形態における超硬質非晶質炭素オーバーコートは、ごく少量の水素を供給しながら膜堆積によって形成することができ、それによって、ごく少量の水素が膜中に導入される。水素を本質的に含有しない従来方法とは対照的に、好ましい範囲内の水素含有量を有する炭素膜は、ある実施形態では膜密度が最大20%以上改善され、膜の高さが少なくとも10%改善され、耐熱性が改善されるため、磁気記録媒体及び/又は磁気ヘッドの信頼性の改善に理想的であることが分かった。   The ultra-hard amorphous carbon overcoat in various embodiments can be formed by film deposition while supplying only a small amount of hydrogen, whereby a very small amount of hydrogen is introduced into the film. In contrast to conventional methods that are essentially free of hydrogen, carbon films having a hydrogen content within a preferred range have an improvement in film density of up to 20% or more in certain embodiments and a film height of at least 10%. It has been found that it is ideal for improving the reliability of magnetic recording media and / or magnetic heads because of improved and improved heat resistance.

図5は、一実施形態による磁気記録媒体500を示している。選択肢の1つとして、本発明の磁気記録媒体500は、他の図を参照して記載される実施形態などの本明細書に記載の他のあらゆる実施形態の特徴とともに実施することができる。しかし当然ながら、このような磁気記録媒体500および本明細書において提供される他のものは、本明細書に記載の説明的実施形態に明確に記載される場合もされない場合もある種々の用途及び/又は並び替えにおいて使用することができる。さらに、本明細書に提供される磁気記録媒体500は、あらゆる所望の環境中で使用することができる。   FIG. 5 illustrates a magnetic recording medium 500 according to one embodiment. As an option, the magnetic recording medium 500 of the present invention can be implemented with the features of any other embodiments described herein, such as the embodiments described with reference to other figures. However, it should be understood that such a magnetic recording medium 500 and others provided herein may be used in a variety of applications and may or may not be explicitly described in the illustrative embodiments described herein. / Or can be used in reordering. Further, the magnetic recording medium 500 provided herein can be used in any desired environment.

これより図5を参照すると、磁気記録媒体500は、磁気ディスク、または当業者には明らかなあらゆる他の好適な磁気記録媒体であってよい。図示されるように、磁気記録媒体500は、好ましくは、少なくとも1つのグランド層504、たとえば軟質下層(SUL)と、磁気記録層506と、非磁性基板502の上部に配置されたオーバーコート508とを含むが、所望の実施形態により任意の数の追加層を含むことができる。   Referring now to FIG. 5, the magnetic recording medium 500 may be a magnetic disk or any other suitable magnetic recording medium that will be apparent to those skilled in the art. As shown, the magnetic recording medium 500 preferably includes at least one ground layer 504, such as a soft underlayer (SUL), a magnetic recording layer 506, and an overcoat 508 disposed on top of the non-magnetic substrate 502. However, any number of additional layers may be included depending on the desired embodiment.

別の一実施形態においては、オーバーコートは、好ましくは再生素子(本明細書においてはセンサーとも呼ばれる)を有する、本明細書で提供される任意の方法による磁気ヘッドのオーバーコートであってよい。好ましい方法の1つでは、オーバーコートは、再生素子が媒体に面する側の上部に配置することができる(図3Bおよび4Bのオーバーコート508を参照)。さらに、この保護層は、磁気ヘッドが媒体に面する表面の中にある、その平面と同一平面にある及び/又はその一部を形成する、その表面から偏っている、上方に突出しているなどであってよい。方法の1つでは、オーバーコートは、上部シールド層と、下部シールド層と、これらの層の間に設けられた再生素子とを有する磁気ヘッドのオーバーコートであってよい。さらに、オーバーコートは、下部磁極と、主磁極と、シールド層と、補助磁極とを有する記録ヘッドのオーバーコートであってよい。別の方法では、オーバーコートは、エアベアリング面オーバーコートを含むことができ、これは、磁気媒体とは反対側の再生素子の表面上に形成することができる。   In another embodiment, the overcoat may be an overcoat of a magnetic head according to any method provided herein, preferably having a read element (also referred to herein as a sensor). In one preferred method, the overcoat can be placed on top of the side where the read element faces the media (see overcoat 508 in FIGS. 3B and 4B). Further, the protective layer is in the surface facing the medium, the magnetic head is coplanar with and / or forms part of it, is offset from the surface, protrudes upwards, etc. It may be. In one method, the overcoat may be an overcoat of a magnetic head having an upper shield layer, a lower shield layer, and a reproducing element provided between these layers. Further, the overcoat may be an overcoat of a recording head having a lower magnetic pole, a main magnetic pole, a shield layer, and an auxiliary magnetic pole. Alternatively, the overcoat can include an air bearing surface overcoat, which can be formed on the surface of the read element opposite the magnetic media.

さらなる方法では、オーバーコートは、ヘッドと媒体との両方の上面に設けることができる。   In a further method, an overcoat can be provided on the top surface of both the head and the media.

以下の説明は、オーバーコートの種々の実施形態に関するさらなる詳細を示しており、このような詳細は、ヘッド及び/又は媒体の上面のオーバーコートなど、本明細書に記載のあらゆるオーバーコートに一般に適用可能である。   The following description provides further details regarding various embodiments of the overcoat, and such details generally apply to any overcoat described herein, such as an overcoat on the top surface of the head and / or media. Is possible.

オーバーコートは非晶質炭素膜として形成することができる。さらに、非晶質炭素膜は、主として、たとえば約50原子%(原子パーセント)を超える四面体非晶質炭素であってよいが、それに限定されるものではない。好ましい方法の1つでは、超硬質非晶質炭素膜は高いsp結合比を有することができる。説明的な一実施形態によると、超硬質非晶質炭素膜は、sp結合に対するsp結合の結合比(sp/(sp+sp))が少なくとも約0.5となることができるが(好ましくは)、所望の実施形態によってはこれより大きいまたは小さい場合がある。 The overcoat can be formed as an amorphous carbon film. Further, the amorphous carbon film may be primarily tetrahedral amorphous carbon, for example, but not limited to, greater than about 50 atomic percent (atomic percent). In one preferred method, the ultra-hard amorphous carbon film can have a high sp 3 bond ratio. According to an illustrative embodiment, the ultra-hard amorphous carbon film can have a sp 3 bond to sp 2 bond ratio (sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) of at least about 0.5. (Preferably) may be larger or smaller depending on the desired embodiment.

図5を参照すると、媒体500の表面のオーバーコート508が示され、例として本明細書で議論されるが、このオーバーコート508は、少なくとも1つの第1の層510、第2の層512、および中心層514を有することができる。種々の方法により、第1の層、第2の層、および中心層は、組成が同じ、類似、異なる、またはそれらの組み合わせであってよい。さらに、第1の層、中心層、および第2の層は、別個の層であってよいし;隣接する層の1つと異なる性質を有する中心層を形成するため堆積条件を変動させて、すべてが連続的に形成されたオーバーコート層の一部であってよいし;それらの組み合わせであってもよい。   Referring to FIG. 5, an overcoat 508 on the surface of the media 500 is shown and discussed herein by way of example, and this overcoat 508 includes at least one first layer 510, second layer 512, And a central layer 514. By various methods, the first layer, the second layer, and the center layer may be the same, similar, different, or combinations thereof in composition. Further, the first layer, the center layer, and the second layer may be separate layers; all by varying the deposition conditions to form a center layer that has different properties from one of the adjacent layers. May be part of a continuously formed overcoat layer; or a combination thereof.

特に好ましい方法では、オーバーコートの第1および第2の層は、オーバーコートの中心層とは異なる組成を有することができる。   In a particularly preferred manner, the first and second layers of the overcoat can have a different composition than the central layer of the overcoat.

図5に示されるように、オーバーコートの中心層514は、その第1の層510と第2の層512との間に画定することができる。第1の層510は、膜厚方向の記録層に最も近い中心層側からの厚膜方向で少なくとも0.5nmの幅wを有することができる。さらに第2の層は、第1の層とは反対側の中心層の側から膜厚方向で少なくとも0.5nmの幅wを有することができる。オーバーコート508の厚さは、1.25nm〜5nmの間の範囲内であってよいが、これより厚い場合も薄い場合もある。 As shown in FIG. 5, the overcoat center layer 514 can be defined between the first layer 510 and the second layer 512. The first layer 510 can have a width w 1 of at least 0.5 nm in the thickness direction from the center layer side closest to the recording layer in the thickness direction. Furthermore the second layer, the first layer may have a width w 2 of at least 0.5nm in thickness direction from the side opposite to the center layer of the. The thickness of the overcoat 508 may be in the range between 1.25 nm and 5 nm, but may be thicker or thinner.

オーバーコートの中心層は、好ましくは約0.1原子%〜約0.6原子%、より好ましくは約0.2原子%〜0.4原子%の水素含有量を有することができるが、所望の実施形態によって、より高いまたは低い場合がある。さらに、中心層は、少なくとも85原子%、より好ましくは90原子%、さらにより好ましくは95原子%の炭素含有量を有することができるが、所望の実施形態によって、より高いまたは低い場合がある。別の方法では、オーバーコート中の少なくとも95原子%の炭素含有量を有する特定の領域の膜中の水素含有量の平均値を、約0.1原子%〜約0.6原子%と規定することができるが、所望の実施形態によって、より高いまたは低い場合がある。   The central layer of the overcoat can preferably have a hydrogen content of about 0.1 atomic% to about 0.6 atomic%, more preferably about 0.2 atomic% to 0.4 atomic%, although desired Depending on the embodiment, it may be higher or lower. Further, the central layer can have a carbon content of at least 85 atomic percent, more preferably 90 atomic percent, and even more preferably 95 atomic percent, but may be higher or lower depending on the desired embodiment. In another method, the average value of hydrogen content in a film in a particular region having a carbon content of at least 95 atomic percent in the overcoat is defined as about 0.1 atomic percent to about 0.6 atomic percent. Can be higher or lower, depending on the desired embodiment.

種々の別の方法によると、本明細書に記載された任意の実施形態の磁気記録媒体及び/又は磁気ヘッドの質量密度は、X線反射率測定によって約3.3g/cm〜約3.6g/cmと求めることができる。さらに別の方法によると、オーバーコートの質量密度は、X線反射率測定により測定して約3.3g/cm〜約3.6g/cm、より好ましくは約3.53g/cm〜約3.6g/cmであってよいが、所望の実施形態によって、より大きいまたは小さい場合がある。 According to various other methods, the mass density of the magnetic recording media and / or magnetic heads of any embodiment described herein is about 3.3 g / cm 3 to about 3. 3 by X-ray reflectometry. It can be determined as 6 g / cm 3 . According to yet another method, the mass density of the overcoat is about 3.3 g / cm 3 ~ about 3.6 g / cm 3 as measured by X-ray reflectance measurement, more preferably from about 3.53 g / cm 3 ~ It may be about 3.6 g / cm 3 but may be larger or smaller depending on the desired embodiment.

図6は、一実施形態によるオーバーコートを形成する方法600を示している。選択肢の1つとして、本発明の方法600は、他の図を参照して記載される実施形態などの本明細書に記載の他のあらゆる実施形態の特徴とともに実施することができる。しかし、当然ながらこのような方法600および本明細書において提供される他のものは、本明細書に記載の説明的実施形態に明確に記載される場合もされない場合もある種々の用途および/または並び替えにおいて使用することができる。さらに、本明細書に提供される方法600は、あらゆる所望の環境中で使用することができる。   FIG. 6 illustrates a method 600 for forming an overcoat according to one embodiment. As an option, the method 600 of the present invention can be implemented with the features of any other embodiments described herein, such as the embodiments described with reference to other figures. However, it should be understood that such method 600 and others provided herein may be used in various applications and / or may or may not be explicitly described in the illustrative embodiments described herein. Can be used in sorting. Further, the method 600 provided herein can be used in any desired environment.

これより図6を参照すると、方法600は、磁気媒体の磁気層と、再生素子が媒体に面する側との少なくとも1つの上にオーバーコートを形成するステップを含み、オーバーコートが、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、オーバーコートの膜厚方向における中心層中の膜中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%の範囲内であることを特徴とする。作業602を参照されたい。 Referring now to FIG. 6, the method 600 includes forming an overcoat on at least one of the magnetic layer of the magnetic medium and the side of the read element facing the medium, where the overcoat is sp 2 bonded. Is an amorphous carbon film having a ratio of sp 3 bonds to (sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) of at least 0.5, and the hydrogen content in the film in the central layer in the overcoat film thickness direction is It is in the range of 0.1 atomic% to 0.6 atomic%. See operation 602.

作業604を参照すると、オーバーコートの水素含有量は、オーバーコートの堆積中の膜堆積室中への水素ガス流を調節し、前記膜堆積室中の水素ガス圧を調節することによって、好ましい範囲内に調節される。好ましい方法の1つでは、オーバーコートが形成されるとき、膜堆積室中の水素ガス圧を約3.0×10−2Pa〜約6.0×10−2Paの範囲内、より好ましくは約4.5×10−2Pa〜約5.5×10−2Paの範囲内に指定することができるが、所望の実施形態によって、より高いまたは低い場合がある。 Referring to operation 604, the hydrogen content of the overcoat is in a preferred range by adjusting the hydrogen gas flow into the film deposition chamber during overcoat deposition and adjusting the hydrogen gas pressure in the film deposition chamber. Adjusted in. In one preferred method, when the overcoat is formed, the range of hydrogen gas pressure in the film deposition chamber of approximately 3.0 × 10 -2 Pa to about 6.0 × 10 -2 Pa, and more preferably It can be specified in the range of about 4.5 × 10 −2 Pa to about 5.5 × 10 −2 Pa, but may be higher or lower depending on the desired embodiment.

本発明の限定を意図したものでは決してない説明的な一実施形態によると、膜中の水素含有量は、高分解能弾性反跳粒子検出分析(HR−ERDA)によって測定することができ、これは、弾性反跳検出からの水素を標的とする水素分析のための高感度の反跳粒子検出分析方法である。磁気記録媒体および磁気ヘッドのオーバーコートを形成するための対応する製造方法では、オーバーコート中の水素含有量を、前述のような好ましい水素含有量範囲に調節することができる。方法の1つによると、製造方法は、膜堆積中の膜堆積室中に外部から供給される水素ガス流を調節し、膜堆積室中の水素ガス圧を調節することによって、水素含有量を調節できる。   According to one illustrative embodiment that is in no way intended to limit the present invention, the hydrogen content in the membrane can be measured by high resolution elastic recoil detection (HR-ERDA), which is A highly sensitive recoil detection and analysis method for hydrogen analysis targeting hydrogen from elastic recoil detection. In the corresponding manufacturing method for forming the overcoat of the magnetic recording medium and the magnetic head, the hydrogen content in the overcoat can be adjusted to the preferred hydrogen content range as described above. According to one of the methods, the manufacturing method adjusts the hydrogen content by adjusting the hydrogen gas flow supplied from the outside into the film deposition chamber during film deposition and adjusting the hydrogen gas pressure in the film deposition chamber. Can be adjusted.

種々の方法によると、超硬質非晶質炭素膜の製造方法は特に限定されず、非常に少量の範囲内、好ましくは前述の範囲内に水素含有量を調節可能な方法であってよい。方法の1つによると、これは、膜堆積中の膜堆積室中に少量の水素ガスを供給することによって炭素膜中に非常に少量の水素を含めることによって可能となりうる。さらに、限定するものではないが、磁界フィルタを含めることによって少量の粒子を有する超硬質非晶質炭素膜の形成に使用できるフィルタ陰極真空アーク(filtered cathodic vacuum arc)(FCVA)法などの種々の方法によって膜を形成することができる。   According to various methods, the method for producing the ultra-hard amorphous carbon film is not particularly limited, and may be a method in which the hydrogen content can be adjusted within a very small range, preferably within the aforementioned range. According to one method, this may be possible by including a very small amount of hydrogen in the carbon film by supplying a small amount of hydrogen gas into the film deposition chamber during film deposition. Further, various methods such as, but not limited to, filtered cathodic vacuum arc (FCVA) methods that can be used to form ultra-hard amorphous carbon films with small amounts of particles by including a magnetic field filter. A film can be formed by the method.

本発明の範囲を限定しようと望むものではないが、説明的実施例を以下に説明し、これらは、少量(たとえば約0.1原子%〜約0.6原子%)の水素を膜中に含む厚さ約2.5nmの超硬質非晶質炭素膜の特性に対応している。前述したように、膜中の少量の水素は、膜堆積中およびその製造方法中の膜堆積室中に非常に少量の水素ガスを供給することによって実現することができる。   While not wishing to limit the scope of the present invention, illustrative examples are described below, which involve small amounts (eg, about 0.1 atomic% to about 0.6 atomic%) of hydrogen in the film. This corresponds to the characteristics of the superhard amorphous carbon film having a thickness of about 2.5 nm. As described above, a small amount of hydrogen in the film can be achieved by supplying a very small amount of hydrogen gas during film deposition and into the film deposition chamber during the manufacturing process.

これも本発明の限定を意図するものでは決してない第1の実施例によると、膜厚約2.5nmの超硬質非晶質炭素膜をSi単結晶基板上に形成した。膜堆積室の内部に供給される水素ガスの量を変動させ、膜中の水素含有量に対する膜密度および膜硬度の評価を行った。種々の方法によると、基板としては、化学硬化ガラス基板、アルミニウム合金基板上に例えばNi−Pをめっきした後に研磨した表面を有する基板などを挙げることができる。さらに、基板の形状は、所望の実施形態によって自由に選択することができる。   According to the first embodiment, which is not intended to limit the present invention, an ultrahard amorphous carbon film having a thickness of about 2.5 nm was formed on a Si single crystal substrate. The amount of hydrogen gas supplied to the inside of the film deposition chamber was varied, and the film density and film hardness with respect to the hydrogen content in the film were evaluated. According to various methods, examples of the substrate include a chemically hardened glass substrate and a substrate having a polished surface after plating, for example, Ni-P on an aluminum alloy substrate. Furthermore, the shape of the substrate can be freely selected according to the desired embodiment.

第1の実施例への言及を続けると、X線反射率測定によって膜密度を測定した。得られた測定値を図7のグラフに示しており、横軸は膜中の水素含有量を表し、縦軸は膜密度を表す。図7に示されるこの結果によると、膜中の水素含有量が約0.1原子%〜約0.6原子%となる領域で、膜密度が改善される。さらに、水素含有量が約0.2原子%〜約0.4原子%である領域702は、水素を供給せずに形成した領域701の従来の膜と比較して、膜密度が約20%改善される。   Continuing to refer to the first example, the film density was measured by X-ray reflectometry. The obtained measured values are shown in the graph of FIG. 7, where the horizontal axis represents the hydrogen content in the film, and the vertical axis represents the film density. According to this result shown in FIG. 7, the film density is improved in the region where the hydrogen content in the film is about 0.1 atomic% to about 0.6 atomic%. Further, the region 702 having a hydrogen content of about 0.2 atomic% to about 0.4 atomic% has a film density of about 20% as compared with the conventional film of the region 701 formed without supplying hydrogen. Improved.

これより図8を参照すると、ナノインデンター法を採用して測定される膜硬度の測定を示している。図8に示されるグラフ中、横軸は膜中の水素含有量を表し、縦軸は膜硬度を表す。グラフに示される結果によると、膜中の水素含有量が約0.1原子%〜約0.6原子%である領域において、膜硬度は、図7に示される膜密度と同様に改善される。さらに、水素含有量が約0.2原子%〜約0.4原子%である領域704は、水素を供給せずに形成した領域703の従来の膜と比較して、膜硬度が約10%改善される。   Referring now to FIG. 8, there is shown a measurement of film hardness measured using the nanoindenter method. In the graph shown in FIG. 8, the horizontal axis represents the hydrogen content in the film, and the vertical axis represents the film hardness. According to the results shown in the graph, in the region where the hydrogen content in the film is about 0.1 atomic% to about 0.6 atomic%, the film hardness is improved similarly to the film density shown in FIG. . Further, the region 704 having a hydrogen content of about 0.2 atomic% to about 0.4 atomic% has a film hardness of about 10% as compared with the conventional film of the region 703 formed without supplying hydrogen. Improved.

第2の実施例によると、第1の実施例で使用したものと類似の膜構造を使用したが、膜中に異なる水素含有量(0原子%、0.3原子%、2.5原子%)を有する3つのサンプルを製造した。これらのサンプルを500℃の温度に設定したホットプレートで加熱し、炭素膜の残留膜厚を加熱時間に対して測定した。   According to the second example, a film structure similar to that used in the first example was used, but with different hydrogen content (0 atomic%, 0.3 atomic%, 2.5 atomic%) in the film. ) Were produced. These samples were heated with a hot plate set to a temperature of 500 ° C., and the residual film thickness of the carbon film was measured with respect to the heating time.

図9は膜厚の変化の測定を示しており、分光偏光解析法を使用して膜厚を測定した。さらに、水素分析用の高分解能弾性反跳粒子検出(HR−ERDA)を含めることで、実施例の水素含有量を測定した。図9のグラフを参照すると、横軸は加熱時間を表し、縦軸は膜厚を表す。図9に示される結果によると、膜中の水素含有量が0原子%であるサンプル705および2.5原子%であるサンプル706の場合、それぞれ100秒および450秒の加熱時間、膜厚が約80%減少することが分かる。対照的に、450秒の加熱時間で、0.3原子%のサンプル707は、10%未満の膜圧の減少であり、強い耐熱性を示している。   FIG. 9 shows the measurement of the change in film thickness, and the film thickness was measured using spectroscopic ellipsometry. Furthermore, the hydrogen content of the examples was measured by including high resolution elastic recoil particle detection (HR-ERDA) for hydrogen analysis. Referring to the graph of FIG. 9, the horizontal axis represents the heating time, and the vertical axis represents the film thickness. According to the results shown in FIG. 9, in the case of the sample 705 in which the hydrogen content in the film is 0 atomic% and the sample 706 in which the atomic content is 2.5 atomic%, the heating time of 100 seconds and 450 seconds, It can be seen that it decreases by 80%. In contrast, at a heating time of 450 seconds, the 0.3 atomic% sample 707 has a decrease in film pressure of less than 10%, indicating strong heat resistance.

以上の結果から、膜中の水素含有量が約0.1原子%〜約0.6原子%である領域の炭素膜は、上記範囲外の水素含有量の炭素膜よりも強い耐熱性を有することが明らかである。したがって、好ましい方法の1つによると、この膜は、磁気記録媒体および磁気ヘッド上で熱が発生するエネルギーアシスト磁気記録用の磁気記録媒体および磁気ヘッドのオーバーコートであってよい。たとえば、この膜は、書き込みを促進するために記録中に磁気ヘッドから磁気記録媒体に熱エネルギーが与えられる熱アシスト磁気記録、または書き込みを促進するために高周波数のAC磁界が使用されるマイクロ波アシスト磁気記録におけるオーバーコートであってよい。   From the above results, the carbon film in the region where the hydrogen content in the film is about 0.1 atomic% to about 0.6 atomic% has stronger heat resistance than the carbon film having a hydrogen content outside the above range. It is clear. Thus, according to one preferred method, the film may be an overcoat of a magnetic recording medium and magnetic head for energy-assisted magnetic recording in which heat is generated on the magnetic recording medium and magnetic head. For example, this film can be a thermally assisted magnetic recording where thermal energy is applied from a magnetic head to a magnetic recording medium during recording to facilitate writing, or a microwave where a high frequency AC magnetic field is used to facilitate writing. It may be an overcoat in assisted magnetic recording.

これも本発明の限定を意図するものでは決してない第3の実施例によると、膜厚が約2.5nmの超硬質非晶質炭素膜を、Si単結晶基板上、および磁気記録層を堆積したガラス基板上に形成して、炭素膜中の水素濃度を評価した。図10に示されるグラフによると、形成時に膜堆積室の内部に供給した水素ガス量が異なる3つの超硬質非晶質炭素膜708、709、710、およびCVD法によって形成した膜711の評価を行った。   According to the third embodiment, which is not intended to limit the present invention, an ultra-hard amorphous carbon film having a thickness of about 2.5 nm is deposited on a Si single crystal substrate and a magnetic recording layer. The hydrogen concentration in the carbon film was evaluated by forming on the glass substrate. According to the graph shown in FIG. 10, the evaluation of three ultra-hard amorphous carbon films 708, 709, and 710 having different amounts of hydrogen gas supplied into the film deposition chamber at the time of formation, and the film 711 formed by the CVD method are performed. went.

図10は、Si基板上の炭素膜中の水素含有量の測定を示しており、横軸はオーバーコートの上面からの深さを表し、縦軸は水素含有量を表す。さらに、深さは、水素分析用の高分解能弾性反跳粒子検出分析(HR−ERDA)および高解像度ラザフォード後方散乱分光法(HRRBS)によって測定した。   FIG. 10 shows measurement of the hydrogen content in the carbon film on the Si substrate. The horizontal axis represents the depth from the upper surface of the overcoat, and the vertical axis represents the hydrogen content. In addition, depth was measured by high resolution elastic recoil particle detection analysis (HR-ERDA) and high resolution Rutherford backscattering spectroscopy (HRRBS) for hydrogen analysis.

図10のグラフへの言及を続けると、上面から0.5nmの深さの領域で、真空堆積室から取り出されるときに、空気中の構成成分が上面によって吸収される。さらに、Si基板側の0.5nmの領域では、炭素膜とSi基板の表面層との混合層が形成されることによって、深さ方向での水素含有量の分布が存在する。オーバーコートの厚さの上面上の0.5nmの層および基板側の0.5nmの層を除いた領域では、膜中の水素含有量は、ほぼ一定となる。   Continuing to refer to the graph of FIG. 10, components in the air are absorbed by the top surface when removed from the vacuum deposition chamber in a region 0.5 nm deep from the top surface. Further, in the 0.5 nm region on the Si substrate side, a mixed layer of the carbon film and the surface layer of the Si substrate is formed, so that a hydrogen content distribution exists in the depth direction. In the region excluding the 0.5 nm layer on the upper surface of the overcoat and the 0.5 nm layer on the substrate side, the hydrogen content in the film is almost constant.

これより図11A〜11Bを参照すると、磁気記録層を堆積して形成されたガラス基板上の炭素膜中の水素含有量の測定をグラフで示している。グラフの横軸は、オーバーコート上面からの深さを表し、縦軸は元素濃度を表している。さらに、形成時に膜堆積室の内部に供給した水素ガス量が異なる3つの超硬質非晶質炭素膜712、713、714;CVD法によって形成した膜714の評価を行った。   11A-11B, the measurement of the hydrogen content in the carbon film on the glass substrate formed by depositing the magnetic recording layer is shown graphically. The horizontal axis of the graph represents the depth from the upper surface of the overcoat, and the vertical axis represents the element concentration. Further, three ultra-hard amorphous carbon films 712, 713, and 714 having different amounts of hydrogen gas supplied to the inside of the film deposition chamber at the time of formation, and a film 714 formed by a CVD method were evaluated.

図10に示されるSi基板の評価結果と同様に、膜厚の深さ方向で、水素含有量は、ある分布を有する。オーバーコート厚さの上面側の0.5nmの層および基板側の0.5nmの層を除いた領域では、膜中の水素含有量は、ほぼ一定値となる。第1および第2の実施例の結果を組み合わせると、オーバーコート厚さの上面側の0.5nmの層および基板側の0.5nmの層を除いた領域において、膜中の水素含有量の平均値によって膜特性を調べる。さらに、膜中の水素含有量を監視して、適切に許容範囲内(0.1原子%〜0.6原子%)に制御することができる。   Similar to the evaluation result of the Si substrate shown in FIG. 10, the hydrogen content has a certain distribution in the depth direction of the film thickness. In the region excluding the 0.5 nm layer on the upper surface side and the 0.5 nm layer on the substrate side of the overcoat thickness, the hydrogen content in the film has a substantially constant value. Combining the results of the first and second examples, the average of the hydrogen content in the film in the region excluding the 0.5 nm layer on the upper surface side and the 0.5 nm layer on the substrate side of the overcoat thickness The film properties are examined by value. Furthermore, the hydrogen content in the film can be monitored and appropriately controlled within an allowable range (0.1 atomic% to 0.6 atomic%).

一実施形態によると、炭素イオンを使用する物理気相成長手段を使用する超硬質非晶質炭素膜で構成される場合に、オーバーコートは非常に低い水素濃度の制御に好適である。種々の方法によると、超硬質非晶質炭素膜は、イオンビーム気相成長法、低ガス圧−高電流スパッタリング法など、または本明細書の説明を読むことで当業者には明らかとなる他の方法を採用することで形成することができる。   According to one embodiment, the overcoat is suitable for controlling very low hydrogen concentrations when composed of ultra-hard amorphous carbon films using physical vapor deposition means using carbon ions. According to various methods, ultra-hard amorphous carbon films can be produced by ion beam vapor deposition, low gas pressure-high current sputtering, etc., or others that will be apparent to those skilled in the art upon reading the description herein. It can be formed by adopting the method.

本発明の限定を意図するものでは決してない説明的な一実施形態においては、図12に示される気相成長装置を使用して、アーク放電を用いてオーバーコートを形成することができる。図12に示されるように、アーク放電装置715によって形成されたプラズマビーム716がイオン源として使用される(以下に詳細に説明する)。処理される磁気ディスク基板717の両面を処理できるように配列されたアーク放電装置715からプラズマビーム716が発生する。特に、電圧源727からの電圧が、炭素で構成される陰極718および陽極719の間に印加されることで、高真空雰囲気中でアーク放電720が発生する。   In one illustrative embodiment, which is in no way intended to limit the present invention, the vapor deposition apparatus shown in FIG. 12 can be used to form an overcoat using arc discharge. As shown in FIG. 12, a plasma beam 716 formed by an arc discharge device 715 is used as an ion source (described in detail below). A plasma beam 716 is generated from an arc discharge device 715 arranged so that both surfaces of the magnetic disk substrate 717 to be processed can be processed. In particular, when a voltage from the voltage source 727 is applied between the cathode 718 and the anode 719 made of carbon, an arc discharge 720 is generated in a high vacuum atmosphere.

結果として、陰極718は、アーク溶接と類似の非常に高温の状態となり、プラズマ(たとえば、正に帯電した炭素イオン721および電子722を生成する状態)が陰極表面から発生する。さらに、陰極718中のアーク電流は、約50アンペアで流れ、約−20ボルトのアーク電圧のアーク放電が発生する。発生した炭素イオン721および電子722は、アーク放電中に発生した液滴を除去しプラズマを移送するための湾曲した磁界ダクト723を通過して、処理される磁気ディスク基板717が収容される膜堆積室725中に導入され、走査電磁石726によって、処理される磁気ディスク基板717上に均一に放射される。さらに、処理される磁気ディスク基板717は電気的に浮遊している。   As a result, the cathode 718 is in a very hot state similar to arc welding, and plasma (eg, a state that produces positively charged carbon ions 721 and electrons 722) is generated from the cathode surface. In addition, the arc current in cathode 718 flows at about 50 amps and arc discharge with an arc voltage of about -20 volts occurs. The generated carbon ions 721 and electrons 722 pass through a curved magnetic field duct 723 for removing droplets generated during arc discharge and transferring plasma, and film deposition in which a magnetic disk substrate 717 to be processed is accommodated. It is introduced into the chamber 725 and is uniformly emitted by the scanning electromagnet 726 onto the magnetic disk substrate 717 to be processed. Further, the magnetic disk substrate 717 to be processed is electrically floating.

入射炭素イオンは、約50eVのエネルギーで加えられ、プラズマビーム716は、全体的に中性であるため炭素イオン721および電子722を照射する。炭素で構成される陰極718のみが使用されるので、ほとんど水素を含有しない超硬質非晶質炭素膜が形成される。この実施例では、処理される磁気ディスク基板717は、電気的に浮遊していたが、これに限定はされず、気相成長方法で偏った基板を使用しても問題はない。   Incident carbon ions are applied with an energy of about 50 eV, and the plasma beam 716 is neutral and irradiates with carbon ions 721 and electrons 722. Since only the cathode 718 made of carbon is used, an ultra-hard amorphous carbon film containing almost no hydrogen is formed. In this embodiment, the magnetic disk substrate 717 to be processed is electrically floating. However, the present invention is not limited to this, and there is no problem even if a substrate biased by the vapor phase growth method is used.

図12の参照を続けると、プラズマビーム716が未処理の磁気ディスク基板717に照射されるときに、膜堆積室725中に外部から水素ガスが供給される。この場合、水素ガス供給量を調節するためにマスフローコントローラ(mass flow controller)729を使用することによって、膜堆積室725中の水素圧が、指定の圧力で維持され、超硬質非晶質炭素膜中の水素含有量を所望の値に調節することができる。   Continuing to refer to FIG. 12, when the plasma beam 716 is irradiated onto the unprocessed magnetic disk substrate 717, hydrogen gas is supplied from the outside into the film deposition chamber 725. In this case, by using a mass flow controller 729 to adjust the hydrogen gas supply amount, the hydrogen pressure in the film deposition chamber 725 is maintained at a specified pressure, and an ultra-hard amorphous carbon film is obtained. The hydrogen content therein can be adjusted to the desired value.

好ましい方法の1つによると、膜堆積室725中の水素ガス圧は、約3.0×10−2Pa〜約6.0×10−2Paの範囲内とすることができるが、所望の実施形態によって、より高いまたは低い場合がある。供給された水素ガスは、プラズマビーム716によって励起して水素ラジカルを発生し、これらのラジカルは、構造の不規則性によって生じる炭素のダングリングボンドと結合する。さらに、これは超硬質非晶質炭素膜中にラジカルが取り込まれることによって生じうる。結果として、膜密度、膜硬度、および耐熱性が高くなることができ、それによって化学的により安定な状態が実現できる。図12に示される説明的実施形態では膜堆積室725中に水素ガスを供給したが、別の方法よると、プラズマビーム716によって水素ガスを励起可能な場所などの膜堆積室725以外の他の場所にガスを供給することができる。 According to one preferred method, the hydrogen gas pressure in the film deposition chamber 725, can be in the range of about 3.0 × 10 -2 Pa to about 6.0 × 10 -2 Pa, the desired Depending on the embodiment, it may be higher or lower. The supplied hydrogen gas is excited by the plasma beam 716 to generate hydrogen radicals, and these radicals are combined with carbon dangling bonds caused by structural irregularities. Furthermore, this can be caused by radicals being taken into the ultra-hard amorphous carbon film. As a result, film density, film hardness, and heat resistance can be increased, thereby achieving a chemically more stable state. In the illustrative embodiment shown in FIG. 12, hydrogen gas was supplied into the film deposition chamber 725, but according to another method, other than the film deposition chamber 725, such as where the hydrogen gas can be excited by the plasma beam 716. Gas can be supplied to the place.

種々の実施形態の少なくとも一部に関して本明細書に示した方法は、全体的または部分的に、コンピュータハードウェア、ソフトウェア、手作業、特殊な装置の使用など、およびそれらの組み合わせで実施できることを留意されたい。説明的な方法の1つでは、磁気記録デバイスは、本明細書において説明及び/又は示唆されるいずれかの実施形態により、磁気記録媒体及び/又は磁気ヘッド中に含まれうる。   Note that the methods presented herein for at least some of the various embodiments may be implemented in whole or in part on computer hardware, software, manual work, use of specialized equipment, etc., and combinations thereof. I want to be. In one illustrative method, a magnetic recording device may be included in a magnetic recording medium and / or magnetic head according to any of the embodiments described and / or suggested herein.

種々の実施形態について以上に説明してきたが、これらは単なる例として提供され、限定されるものではないことを理解されたい。したがって、本発明の一実施形態の広さおよび範囲は、前述のいずれかの代表的実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの同等物によってのみ定義されるべきである。   Although various embodiments have been described above, it should be understood that these are provided by way of example only and are not limiting. Accordingly, the breadth and scope of an embodiment of the present invention should not be limited to any of the above-described exemplary embodiments, but should be defined only in accordance with the following claims and their equivalents. is there.

100 ディスクドライブ
112 磁気ディスク
113 スライダ
114 スピンドル
115 サスペンション
118 駆動モーター
119 アクチュエータアーム
121 ヘッド
122 ディスク表面
123 ライン
125 記録チャネル
127 アクチュエータ
128 ライン
129 コントローラ
200 支持基材
202 上層コーティング
204 記録/再生ヘッド
212 下層
214 上層コーティング
216 基板
218 垂直ヘッド
302 上部戻り磁極
304 トレーリングシールド
306 主磁極
308 ステッチ磁極
310 ヘリカルコイル
312 ヘリカルコイル
314 下部戻り磁極
316 絶縁体
318 ABS
322 センサーシールド
324 センサーシールド
326 センサー
402 上部戻り磁極
404 トレーリングシールド
406 主磁極
408 ステッチ磁極
410 ループコイル
416 絶縁体
418 ABS
422 センサーシールド
424 センサーシールド
426 センサー
500 磁気記録媒体
502 非磁性基板
504 グランド層
506 磁気記録層
508 オーバーコート
510 第1の層
512 第2の層
514 中心層
600 方法
602 作業
604 作業
701 領域
702 領域
703 領域
704 領域
705 サンプル
706 サンプル
707 サンプル
708 膜
709 膜
710 膜
711 膜
712 膜
713 膜
714 膜
715 アーク放電装置
716 プラズマビーム
717 磁気ディスク基板
718 陰極
719 陽極
720 アーク放電
721 炭素イオン
722 電子
723 湾曲した磁界ダクト
725 膜堆積室
726 走査電磁石
727 電圧源
729 マスフローコントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Disk drive 112 Magnetic disk 113 Slider 114 Spindle 115 Suspension 118 Drive motor 119 Actuator arm 121 Head 122 Disk surface 123 Line 125 Recording channel 127 Actuator 128 Line 129 Controller 200 Support base material 202 Upper layer coating 204 Recording / reproducing head 212 Lower layer 214 Upper layer Coating 216 Substrate 218 Vertical head 302 Upper return pole 304 Trailing shield 306 Main pole 308 Stitch pole 310 Helical coil 312 Helical coil 314 Lower return pole 316 Insulator 318 ABS
322 sensor shield 324 sensor shield 326 sensor 402 upper return magnetic pole 404 trailing shield 406 main magnetic pole 408 stitch magnetic pole 410 loop coil
416 Insulator 418 ABS
422 sensor shield 424 sensor shield 426 sensor 500 magnetic recording medium 502 nonmagnetic substrate 504 ground layer 506 magnetic recording layer 508 overcoat 510 first layer 512 second layer 514 center layer 600 method 602 operation 604 operation 701 region 702 region 703 Region 704 region 705 sample 706 sample 707 sample 708 film 709 film 710 film 711 film 712 film 713 film 714 film 715 arc discharge device 716 plasma beam 717 magnetic disk substrate 718 cathode 719 anode 720 arc discharge 721 carbon ion 7 2 Duct 725 Film deposition chamber 726 Scanning magnet 727 Voltage source 729 Mass flow controller

Claims (21)

磁気記録媒体であって:
非磁性基板上の少なくとも1つのグランド層と;
前記グランド層上の磁気記録層と;
前記磁気記録層上のオーバーコートを含み、
前記オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、前記オーバーコートの膜厚方向における、前記オーバーコートの中心層中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%である
ことを特徴とする、磁気記録媒体。
A magnetic recording medium:
At least one ground layer on the non-magnetic substrate;
A magnetic recording layer on the ground layer;
Including an overcoat on the magnetic recording layer;
The overcoat is an amorphous carbon film in which a ratio of sp 3 bonds to sp 2 bonds (sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) is at least 0.5, and the overcoat in the film thickness direction of the overcoat A magnetic recording medium, wherein the hydrogen content in the central layer of the overcoat is 0.1 atomic% to 0.6 atomic%.
前記オーバーコートの前記中心層が、前記オーバーコートの第1の層と第2の層の間に設けられ、前記第1の層が前記記録層に最も近い側から前記膜厚方向に少なくとも0.5nm延在し、第2の層は前記第1の層とは反対側から前記膜厚方向に少なくとも0.5nm延在する、請求項1に記載の磁気記録媒体。   The central layer of the overcoat is provided between the first layer and the second layer of the overcoat, and the first layer is at least 0. 0 in the film thickness direction from the side closest to the recording layer. 2. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the magnetic recording medium extends 5 nm, and the second layer extends at least 0.5 nm in the film thickness direction from the side opposite to the first layer. 前記第1および第2の層が前記中心層とは異なる組成を有する、請求項2に記載の磁気記録媒体。   The magnetic recording medium according to claim 2, wherein the first and second layers have a composition different from that of the central layer. 前記非晶質炭素が主として四面体非晶質炭素である、請求項1に記載の磁気記録媒体。   The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the amorphous carbon is mainly tetrahedral amorphous carbon. 前記中心層が少なくとも95原子%の炭素含有量を有する、請求項1に記載の磁気記録媒体。   The magnetic recording medium of claim 1, wherein the central layer has a carbon content of at least 95 atomic percent. X線反射率測定によって測定される前記オーバーコートの質量密度が3.3g/cm〜3.6g/cmの範囲内である、請求項1に記載の磁気記録媒体。 Mass density of the overcoat as measured by X-ray reflectance measurement is in the range of 3.3g / cm 3 ~3.6g / cm 3 , the magnetic recording medium of claim 1. X線反射率測定によって測定される前記オーバーコートの質量密度が3.5g/cm〜3.6g/cmの範囲内である、請求項1に記載の磁気記録媒体。 Mass density of the overcoat as measured by X-ray reflectance measurement is in the range of 3.5g / cm 3 ~3.6g / cm 3 , the magnetic recording medium of claim 1. 前記オーバーコートの膜厚方向における、前記オーバーコートの中心層中の水素含有量が0.2原子%〜0.4原子%である、請求項1に記載の磁気記録媒体。   The magnetic recording medium according to claim 1, wherein a hydrogen content in a central layer of the overcoat in a film thickness direction of the overcoat is 0.2 atomic% to 0.4 atomic%. 磁気データストレージシステムであって:
少なくとも1つの磁気ヘッドと;
請求項1に記載の磁気媒体と;
前記少なくとも1つの磁気ヘッドの上方で前記磁気媒体を通過させるための駆動機構と;
前記少なくとも1つの磁気ヘッドの動作を制御するために、前記少なくとも1つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラとを含む、磁気データストレージシステム。
Magnetic data storage system:
At least one magnetic head;
A magnetic medium according to claim 1;
A drive mechanism for passing the magnetic medium above the at least one magnetic head;
A magnetic data storage system comprising: a controller electrically coupled to the at least one magnetic head for controlling operation of the at least one magnetic head.
磁気ヘッドであって:
再生素子と;
前記再生素子が媒体に面する側の上部のオーバーコートとを含み、前記オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、前記オーバーコートの膜厚方向における、前記オーバーコートの中心層の前記非晶質炭素膜中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%であることを特徴とする、磁気ヘッド。
Magnetic head:
A reproducing element;
The reproducing element includes an upper overcoat on the side facing the medium, and the overcoat has a ratio of sp 3 bonds to sp 2 bonds (sp 3 / (sp 2 + sp 3 )) of at least 0.5. It is an amorphous carbon film, and the hydrogen content in the amorphous carbon film of the central layer of the overcoat in the film thickness direction of the overcoat is 0.1 atomic% to 0.6 atomic% A magnetic head.
前記オーバーコートの前記中心層が、前記オーバーコートの第1の層と第2の層の間に設けられ、前記第1の層が前記再生素子に最も近い側から前記膜厚方向に少なくとも0.5nm延在し、第2の層は前記第1の側とは反対側から前記膜厚方向に少なくとも0.5nm延在する、請求項10に記載の磁気ヘッド。   The central layer of the overcoat is provided between the first layer and the second layer of the overcoat, and the first layer is at least 0. 0 in the film thickness direction from the side closest to the reproducing element. The magnetic head according to claim 10, wherein the magnetic head extends 5 nm, and the second layer extends at least 0.5 nm in the film thickness direction from the side opposite to the first side. 前記第1および第2の層が前記中心層とは異なる組成を有する、請求項11に記載の磁気ヘッド。   The magnetic head according to claim 11, wherein the first and second layers have a composition different from that of the central layer. 前記非晶質炭素が主として四面体非晶質炭素である、請求項10に記載の磁気ヘッド。   The magnetic head according to claim 10, wherein the amorphous carbon is mainly tetrahedral amorphous carbon. 前記中心層が少なくとも95原子%の炭素含有量を有する、請求項10に記載の磁気ヘッド。   The magnetic head of claim 10, wherein the central layer has a carbon content of at least 95 atomic percent. X線反射率測定によって測定される前記オーバーコートの質量密度が3.3g/cm〜3.6g/cmの範囲内である、請求項10に記載の磁気ヘッド。 Mass density of the overcoat as measured by X-ray reflectance measurement is in the range of 3.3g / cm 3 ~3.6g / cm 3 , the magnetic head according to claim 10. X線反射率測定によって測定される前記オーバーコートの質量密度が3.5g/cm〜3.6g/cmの範囲内である、請求項10に記載の磁気ヘッド。 Mass density of the overcoat as measured by X-ray reflectance measurement is in the range of 3.5g / cm 3 ~3.6g / cm 3 , the magnetic head according to claim 10. 前記オーバーコートの膜厚方向における、前記オーバーコートの中心層中の水素含有量が0.2原子%〜0.4原子%である、請求項10に記載の磁気ヘッド。   The magnetic head according to claim 10, wherein a hydrogen content in a central layer of the overcoat in a film thickness direction of the overcoat is 0.2 atomic% to 0.4 atomic%. 磁気データストレージシステムであって:
請求項10に記載の少なくとも1つの磁気ヘッドと;
磁気媒体と;
前記少なくとも1つの磁気ヘッドの上方で前記磁気媒体を通過させるための駆動機構と;
前記少なくとも1つの磁気ヘッドの動作を制御するために、前記少なくとも1つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラとを含む、磁気データストレージシステム。
Magnetic data storage system:
At least one magnetic head according to claim 10;
With magnetic media;
A drive mechanism for passing the magnetic medium above the at least one magnetic head;
A magnetic data storage system comprising: a controller electrically coupled to the at least one magnetic head for controlling operation of the at least one magnetic head.
磁気媒体の磁気層と、前記再生素子が媒体に面する側との少なくとも1つの上にオーバーコートを形成するステップであって、前記オーバーコートは、sp結合に対するsp結合の比(sp/(sp+sp))が少なくとも0.5である非晶質炭素膜であり、前記オーバーコートの膜厚方向における、前記オーバーコートの中心層の前記非晶質炭素膜中の水素含有量が0.1原子%〜0.6原子%であるステップを含み、
前記オーバーコートの前記水素含有量は、前記オーバーコートの堆積中の膜堆積室中への水素ガス流を調節し、前記膜堆積室中の水素ガス圧を調節することによって、前記範囲内に調節される、方法。
Forming an overcoat on at least one of the magnetic layer of the magnetic medium and the side of the read element facing the medium, the overcoat comprising a ratio of sp 3 bonds to sp 2 bonds (sp 3 / (Sp 2 + sp 3 )) is an amorphous carbon film of at least 0.5, and the hydrogen content in the amorphous carbon film of the central layer of the overcoat in the film thickness direction of the overcoat Including from 0.1 atomic% to 0.6 atomic%,
The hydrogen content of the overcoat is adjusted within the range by adjusting the hydrogen gas flow into the film deposition chamber during deposition of the overcoat and adjusting the hydrogen gas pressure in the film deposition chamber. The way it is.
前記オーバーコートが形成されるときの前記膜堆積室中の前記水素ガス圧が3.0×10−2Pa〜6.0×10−2Paの範囲内である、請求項19に記載の方法。 Wherein the hydrogen gas pressure in the film deposition chamber is in the range of 3.0 × 10 -2 Pa~6.0 × 10 -2 Pa when overcoating is formed The method of claim 19 . 前記オーバーコートが形成されるときの前記膜堆積室中の前記水素ガス圧が4.5×10−2Pa〜5.5×10−2Paの範囲内である、請求項19に記載の方法。 Wherein the hydrogen gas pressure in the film deposition chamber is in the range of 4.5 × 10 -2 Pa~5.5 × 10 -2 Pa when overcoating is formed The method of claim 19 .
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